理科ラボ

実験道具 / 中学2年 地学

霧と雲のでき方

空気を冷やしたり、空気を上空へ上げたりして、水蒸気が水滴になるようすを粒子で見よう。露点と、ちり(凝結核)のはたらき、雲ができる高さが見えてきます。

使い方

3ステップ
  1. モードを選ぶ地表の空気を冷やす「霧モード」と、空気を上空へ上げる「雲モード」があります。
  2. 水蒸気量と温度を決める空気中の水蒸気量を選び、霧モードでは気温を下げ、雲モードでは高度を上げます。「露点まで」で露点まで自動で冷やせます。
  3. 粒子とグラフを見る水色が水蒸気、灰色の粒がちり(凝結核)です。くっついた塊が水滴・雲粒です。右のグラフと数値で露点を確かめます。

全4ミッション。もちろん、自由に組み立ててもOK。

霧と雲の発生:水蒸気と凝結核の粒子シミュレーター

水色=水蒸気粒子 / 灰色=凝結核(塵) / 露点で3個くっつくと水滴・雲粒に

粒子ボックス(水色=水蒸気 / 灰色=塵 / くっついた塊=水滴・雲粒)

やってみよう

ミッションに挑戦

上から順に進めると、少しずつわかるようになっています。「このミッションを始める」を押すと、始めの条件になります。

ミッション 1

空気を露点まで冷やす

気温を下げていき、水蒸気が水滴になるようすを見る。

  1. 「露点まで」を押そう(「-1」「-5」でもよい)。
  2. 露点は何℃?そのとき湿度は何%?
  3. さらに「-1」で冷やすと、粒子はどうなる?

見るところ露点に達したときの湿度と、粒子の変化。

やってみたら開こう:わかること

空気が冷えると、ふくむことのできる水蒸気の量(飽和水蒸気量)が小さくなる。気温が露点まで下がると湿度が100%になり、それより下がると、入りきらなくなった水蒸気が水滴になる(凝結)。地表付近でこれが起こったものが霧。

ミッション 2

ちりがないと?

ちり(凝結核)を消して、露点より下まで冷やす。

  1. 「塵を表示する」のチェックが外れていることを確かめよう。
  2. 露点より下まで冷やそう。
  3. 水滴はできた?

見るところちりがないときの水蒸気のようす。

やってみたら開こう:わかること

水蒸気が水滴になるには、しんになる小さなちり(凝結核)が必要。空気中のちりのまわりに水蒸気が集まって、水滴や雲粒になる。

ミッション 3

雲ができる高さ

空気を上空へ上げていき、雲ができ始める高さを見つける。

  1. 「▲100m」を押して、空気を上げていこう。
  2. 100m上がるごとに、気温は何℃下がる?
  3. 雲粒ができ始めたのは、高さ何mのとき?

見るところ高さと気温の関係、雲ができ始める高さ。

やってみたら開こう:わかること

空気が上昇すると、上空ほど気圧が低いので空気が膨張し、温度が下がる(100mで約1℃)。気温が露点まで下がると水蒸気が水滴になり、雲ができる。

ミッション 4

しめった空気だと?

水蒸気量を変えて、雲ができ始める高さをくらべる。

  1. 水蒸気量10で高度を上げ、雲ができる高さを見よう。
  2. 「▼100m」で地上にもどし、水蒸気量を15にしよう。
  3. もう一度高度を上げよう。雲ができる高さはどう変わった?

見るところ水蒸気量と、雲ができ始める高さの関係。

やってみたら開こう:わかること

水蒸気を多くふくむ空気ほど露点が高いので、少し上昇しただけで雲ができる(雲ができる高さが低くなる)。

この道具でわかること

わかること
露点空気中の水蒸気が水滴になり始める温度(湿度100%)
霧地表付近の空気が冷やされ、露点以下になってできる
雲上昇した空気が膨張して冷え、露点以下になってできる
凝結核水蒸気が集まるしんになる小さなちり

湿度[%]= 空気1m³中にふくまれる水蒸気量 ÷ その気温での飽和水蒸気量 × 100。上空での気温の下がり方は、ここでは100mで1℃としています。

この実験道具は、現役の理科の先生が作ったシミュレーターを、作者の許可を得て理科ラボ向けに編集したものです。値や動きは学習用の模型で、実際の実験の結果と同じになるとは限りません。